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公開番号2025117980
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024013012
出願日2024-01-31
発明の名称プラント制御装置、発電プラント、プラント制御方法、およびプラント制御プログラム
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F01D 17/24 20060101AFI20250805BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】負荷追従性を向上させたプラント制御装置、発電プラント、プラント制御方法、およびプラント制御プログラムを提供する。
【解決手段】固体燃料を粉砕し微粉燃料を生成する固体燃料粉砕装置100と、固体燃料粉砕装置100から供給される微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラ200と、を備える発電プラント1の制御を行うプラント制御装置50であって、発電プラント1は、電源系統の系統周波数に応じた発電を行い、ボイラ200の主蒸気圧力により駆動されるタービンのガバナ弁開度指令に印加されるドループバイアスに対し、事前に取得した実際のガバナ弁の特性を示す実ガバナ弁開度指令に応じた補正を行う。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
固体燃料を粉砕し微粉燃料を生成する固体燃料粉砕装置と、前記固体燃料粉砕装置から供給される前記微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラと、を備える発電プラントの制御を行うプラント制御装置であって、
前記発電プラントは、電源系統の系統周波数に応じた発電を行い、
前記ボイラの主蒸気圧力により駆動されるタービンのガバナ弁開度指令に印加されるドループバイアスに対し、事前に取得した実際のガバナ弁の特性を示す実ガバナ弁開度指令に応じた補正を行う、プラント制御装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
固体燃料を粉砕し微粉燃料を生成する固体燃料粉砕装置と、前記固体燃料粉砕装置から供給される前記微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラと、を備える発電プラントの制御を行うプラント制御装置であって、
前記発電プラントは、電源系統の系統周波数に応じた発電を行い、
前記系統周波数が増加すると、前記固体燃料粉砕装置の分級機の回転数を上げるように回転数指令を行い、
前記系統周波数が減少すると、前記固体燃料粉砕装置の前記分級機の回転数を下げるように回転数指令を行う、プラント制御装置。
【請求項３】
固体燃料を粉砕し微粉燃料を生成する固体燃料粉砕装置と、前記固体燃料粉砕装置から供給される前記微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラと、を備える発電プラントの制御を行うプラント制御装置であって、
前記発電プラントは、電源系統の系統周波数に応じた発電を行い、
前記系統周波数に応じた固体燃料供給量の変化速度に基づき、前記固体燃料粉砕装置に供給される空気流量の補正を行う、プラント制御装置。
【請求項４】
前記実ガバナ弁開度指令に対して発電機出力の応答性が鈍い領域では、前記発電機出力の応答性が敏感な領域よりも前記ドループバイアスを大きくする補正を行う請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項５】
前記空気流量の指令は、搬送用ガス供給部のダンパ開度指令である請求項３に記載のプラント制御装置。
【請求項６】
固体燃料を粉砕し微粉燃料を生成する固体燃料粉砕装置と、
前記固体燃料粉砕装置から供給される前記微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラと、
請求項１に記載のプラント制御装置と、
を備える、発電プラント
【請求項７】
固体燃料を粉砕し微粉燃料を生成する固体燃料粉砕装置と、
前記固体燃料粉砕装置から供給される前記微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラと、
請求項２に記載のプラント制御装置と、
を備える、発電プラント
【請求項８】
固体燃料を粉砕し微粉燃料を生成する固体燃料粉砕装置と、
前記固体燃料粉砕装置から供給される前記微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラと、
請求項３に記載のプラント制御装置と、
を備える、発電プラント
【請求項９】
固体燃料を粉砕し微粉燃料を生成する固体燃料粉砕装置と、前記固体燃料粉砕装置から供給される前記微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラと、を備える発電プラントの制御を行うプラント制御方法であって、
前記発電プラントは、電源系統の系統周波数に応じた発電を行い、
前記ボイラの主蒸気圧力により駆動されるタービンのガバナ弁開度指令に印加されるドループバイアスに対し、事前に取得した実際のガバナ弁の特性を示す実ガバナ弁開度指令に応じた補正を行う工程を備えるコンピュータが実行するプラント制御方法。
【請求項１０】
固体燃料を粉砕し微粉燃料を生成する固体燃料粉砕装置と、前記固体燃料粉砕装置から供給される前記微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラと、を備える発電プラントの制御を行うプラント制御方法であって、
前記発電プラントは、電源系統の系統周波数に応じた発電を行い、
前記系統周波数が増加すると、前記固体燃料粉砕装置の分級機の回転数を上げるように回転数指令を行う工程と、
前記系統周波数が減少すると、前記固体燃料粉砕装置の前記分級機の回転数を下げるように回転数指令を行う工程と、
を備えるコンピュータが実行するプラント制御方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラント制御装置、発電プラント、プラント制御方法、およびプラント制御プログラムに関するものである。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
発電用ボイラなどの大型のボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数のバーナが火炉の周方向に沿って配設されている。また、大型のボイラは、火炉の鉛直方向上方に煙道が連結されており、この煙道に蒸気を生成するための熱交換器が配置されている。そして、バーナが火炉内に燃料と空気（酸化性ガス）との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスが生成されて煙道に流れる。燃焼ガスが流れる領域に熱交換器が設置され、熱交換器を構成する伝熱管内を流れる水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成される。
【０００３】
従来、バイオマス燃料や石炭等の固体燃料は、粉砕機（ミル）で所定粒径範囲内の微粉状に粉砕して、燃焼装置へ供給される。ミルは、粉砕テーブルへ投入された固体燃料を、粉砕テーブルと粉砕ローラの間に挟み込んで粉砕し、粉砕されて微粉状となった固体燃料のうち、所定粒径範囲内の微粉燃料を分級機で選別し、粉砕テーブルの外周から供給される搬送用ガス（一次空気）によって、ボイラへ搬送して燃焼装置で燃焼させている。火力発電プラントでは、ボイラで微粉燃料を燃焼して生成された燃焼ガスと給水との熱交換により蒸気を発生させ、該蒸気により蒸気タービンを回転駆動して、蒸気タービンに接続した発電機を回転駆動することで発電が行われる。
【０００４】
近年、カーボンニュートラルの観点から再生可能エネルギーによる発電量が増加している。再生可能エネルギーによる発電は、電力の安定供給に課題があり、電力需要と再生可能エネルギーによる発電量とにはギャップが生じる場合がある。火力発電、特に石炭焚火力発電は、これまでのベースロード運転から、電力需要と再生可能エネルギーによる発電量とのギャップを埋める調整のために用いられる運転に移行することが求められており、石炭焚火力発電設備に対して通常の負荷変化率を超える周波数応答能力が要求される場合がある。石炭焚火力発電設備は、例えばガスタービン発電設備と比較すると負荷追従性が速くないため、負荷追従性を向上させることが検討されている。
例えば、特許文献１には、ボイラにおいて、ドループバイアスを主蒸気加減弁（ガバナ弁）の開度指令であるガバナ弁開度指令に印加することが開示されている。
また、特許文献２には、粉砕機（ミル）において、周波数制御の指令内容に応じて分級機の回転数指令を出力することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００１－８２７０１号公報
特開２００１－２５４９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の発明では、ドループバイアスをガバナ弁開度指令に印加するのみであり、理想とするガバナ弁の特性に対し、例えばガバナ弁の経年劣化などにより実際のガバナ弁の動作が適応できない場合があった。
また、特許文献２の発明では、給炭量に対して各関数が適用されているのみであり、給炭量が変化してから分級機の回転数指令が変化するまでに時間を要する場合があった。
【０００７】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、負荷追従性を向上させたプラント制御装置、発電プラント、プラント制御方法、およびプラント制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本開示のプラント制御装置、発電プラント、プラント制御方法、およびプラント制御プログラムは以下の手段を採用する。
本開示のプラント制御装置は、固体燃料を粉砕し微粉燃料を生成する固体燃料粉砕装置と、前記固体燃料粉砕装置から供給される前記微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラと、を備える発電プラントの制御を行うプラント制御装置であって、前記発電プラントは、電源系統の系統周波数に応じた発電を行い、前記ボイラの主蒸気圧力により駆動されるタービンのガバナ弁開度指令に印加されるドループバイアスに対し、事前に取得した実際のガバナ弁の特性を示す実ガバナ弁開度指令に応じた補正を行う。
【０００９】
本開示のプラント制御装置は、固体燃料を粉砕し微粉燃料を生成する固体燃料粉砕装置と、前記固体燃料粉砕装置から供給される前記微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラと、を備える発電プラントの制御を行うプラント制御装置であって、前記発電プラントは、電源系統の系統周波数に応じた発電を行い、前記系統周波数が増加すると、固体燃料粉砕装置の分級機の回転数を上げるように回転数指令を行い、前記系統周波数が減少すると、固体燃料粉砕装置の分級機の回転数を下げるように回転数指令を行う。
【００１０】
本開示のプラント制御装置は、固体燃料を粉砕し微粉燃料を生成する固体燃料粉砕装置と、前記固体燃料粉砕装置から供給される前記微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラと、を備える発電プラントの制御を行うプラント制御装置であって、前記発電プラントは、電源系統の系統周波数に応じた発電を行い、前記系統周波数に応じた固体燃料供給量の変化速度に基づき、前記固体燃料粉砕装置に供給される空気流量の補正を行う。
（【００１１】以降は省略されています）

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